仿人機(jī)器人相關(guān)

1、機(jī)器人自主環(huán)境感知技術(shù)即機(jī)器人能夠根據(jù)自身所攜帶的傳感器對(duì)所處周圍環(huán)境進(jìn)行環(huán)境信息的獲取，并提取環(huán)境中 有效的特征信息加以處理和理解，最終通過建立所在環(huán)境的模型來表達(dá)所在環(huán)境的信息。 機(jī)器人環(huán)境感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自主機(jī)器人定位、導(dǎo)航的前提，通過對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行有效的感 知，機(jī)器人可以更好地進(jìn)行自主定位、環(huán)境探索與自主導(dǎo)航等基本任務(wù)的實(shí)施。環(huán)境感知技 術(shù)是智能機(jī)器人自主行為理論中的重要研究?jī)?nèi)容，具有十分重要的研究意義。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，傳感器在移動(dòng)機(jī)器人中得到了充分的使用，大大提高了智能機(jī)器人 對(duì)環(huán)境信息的獲取能力。針對(duì)環(huán)境信息的提取、分類，近年來很多學(xué)者不斷加大在該領(lǐng)域的 研究工作。多傳感器信

2、息融合技術(shù)的使用，互補(bǔ)了多種傳感器在信息獲取方面的不足，并且 取得了一定的研究成果。未知環(huán)境中的建模與定位問題已成為機(jī)器人導(dǎo)航問題的研究熱點(diǎn)， SLAM技術(shù)被認(rèn)為是機(jī)器人是否能夠?qū)崿F(xiàn)自主的關(guān)鍵。環(huán)境信息的獲取人類和高等動(dòng)物都具有豐富的感覺器官，能通過視覺、聽覺、味覺、觸覺、嗅覺來感受外界 刺激，獲取環(huán)境信息。機(jī)器人同樣可以通過各種傳感器來獲取周圍的環(huán)境信息，傳感器對(duì)機(jī) 器人有著必不可少的重要作用。傳感器技術(shù)從根本上決定著機(jī)器人環(huán)境感知技術(shù)的發(fā)展。 目前已開發(fā)出各種各樣的傳感器，根據(jù)定位方法的不同可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大 類。內(nèi)部傳感器又稱為相對(duì)定位傳感器，包括里程計(jì)、加速度計(jì)、陀螺儀等

3、，主要用于監(jiān)測(cè) 機(jī)器人的自身狀態(tài)；外部傳感器又稱為絕對(duì)定位傳感器，包括超聲傳感器、激光測(cè)距傳感器、 紅外傳感器、全球定位系統(tǒng)、視覺傳感器等，主要用于感知外部環(huán)境信息。機(jī)器人與傳感器生產(chǎn)替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想，研究機(jī)器人，首先是從模仿人開始”考察人的勞動(dòng) （與環(huán)境交互過程），我們發(fā)現(xiàn)人是通過五官（視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺）接收來自外界的 信息，這些信息通過神經(jīng)傳遞給大腦，大腦對(duì)這些分散的信息進(jìn)行加工。綜合后發(fā)出行為指令, 調(diào)動(dòng)肌體（如手足等）執(zhí)行某些動(dòng)作。如果希望機(jī)器代替人類勞動(dòng),則發(fā)現(xiàn)大腦可與當(dāng)今的計(jì)算 機(jī)相當(dāng)，肌體與機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相當(dāng)，五官可與機(jī)器人的各種外部傳感器相當(dāng)。也就

4、是說, 計(jì)算機(jī)是人類大腦或智力的外延,執(zhí)行機(jī)構(gòu)是人類四肢的外延，傳感器是人類五官的外延。其 中，傳感器處于連接外界環(huán)境與機(jī)器人的接口位置，是機(jī)器人信息獲取的窗口。機(jī)器人的感知 類型主要有如圖1所示的幾種。圖1平面視覺視覺（包括顏色、光強(qiáng)等）Y-立體視覺廠觸覺痛覺機(jī)器人/r感覺骨動(dòng)覺接近覺非加株）墊覺和溫覺非視覺 力覺嗅覺聽覺I味覺工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作，是因?yàn)樗軌蛲ㄟ^各種傳感器來準(zhǔn)確感知自身、操作對(duì)象 及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，包括：其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器（位置、位移、速度、加 速度等）來完成，操作對(duì)象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過程非常重要， 足以為機(jī)器人控制提供反

5、饋信息。要使機(jī)器人擁有智能，對(duì)環(huán)境的變化作出反應(yīng)，首先，必須使 機(jī)器人具有感知環(huán)境的能力，用傳感器采集環(huán)境信息是機(jī)器人智能化的第一步；其次,如何采 用適當(dāng)?shù)姆椒?，將多個(gè)傳感器獲取的環(huán)境信息加以綜合處理，控制機(jī)器人進(jìn)行智能作業(yè)，更是 機(jī)器人智能化的重要體現(xiàn),所以,傳感器及其信息處理系統(tǒng),兩者相輔相成，構(gòu)成了機(jī)器的智能, 為機(jī)器人智能作業(yè)提供決策的依據(jù)”.由此，組成了機(jī)器人智能技術(shù)中兩個(gè)最為重要的相關(guān)領(lǐng) 域：機(jī)器人的多感覺系統(tǒng)（RobotSnesorysystem）和多傳感信息的集成與融合 （MultisensorIntegrationandFusion）。在機(jī)器人技術(shù)中中，傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測(cè)試與

6、自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。在機(jī)器人測(cè)試系統(tǒng)中， 被作為一次儀表定位，其主要特征是能準(zhǔn)確傳遞和檢測(cè)出某一形態(tài)的信息，并將其轉(zhuǎn)換成另 一形態(tài)的信息。具體地說，傳感器是指那些對(duì)被測(cè)對(duì)象的某一確定的信息具有感受（或響應(yīng)） 與檢出功能，并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的可輸出信號(hào)的元器件或裝置。如果沒有 傳感器對(duì)被測(cè)的原始信息進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)試與控制都將無法實(shí) 現(xiàn)；即使最現(xiàn)代化的電子計(jì)算機(jī)，沒有準(zhǔn)確的信息（或轉(zhuǎn)換可靠的數(shù)據(jù)）、不失真的輸入， 也將無法充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。環(huán)境信息的融合移動(dòng)機(jī)器人主要通過傳感器來感知周圍的環(huán)境，但是每種傳感器都有其局限性，單一傳感器 只能反映出部分的環(huán)境信

7、息。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性，進(jìn)行多傳感器信息融合 已經(jīng)成為一種必然的要求。多傳感器融合的實(shí)現(xiàn)過程可以認(rèn)為是類似于模擬人腦處理復(fù)雜事件的過程。融合系統(tǒng)在充分 利用多個(gè)傳感器資源的基礎(chǔ)上，通過對(duì)多種傳感器及其感知數(shù)據(jù)的合理支配、管理與利用， 將多種傳感器在空問和時(shí)間上的獨(dú)立信息、互補(bǔ)信息以及冗余信息按照某種優(yōu)化準(zhǔn)則組合起 來，從而得到對(duì)所感知環(huán)境的一致性解釋和描述常用的多傳感器信息融合方法主要有：加權(quán)平均、擴(kuò)展卡爾曼濾波、貝葉斯估計(jì)、D S 證據(jù)推理、統(tǒng)計(jì)決策理論等傳統(tǒng)算法、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法，以及支持向量 機(jī)、小波變換和粗糙集理論等新興的一些算法。應(yīng)用這些方法可以進(jìn)行數(shù)據(jù)層、特征層以及 決策層等不同層次的融合，也可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距傳感器信息、內(nèi)部航跡推算系統(tǒng)信息、全局定位 信息之間的信息融合，進(jìn)而準(zhǔn)確、全面地認(rèn)識(shí)和描述被測(cè)對(duì)象與環(huán)境，使得移動(dòng)機(jī)器人能夠 做出正確的判斷與決策。以上各種融合方法，各具特點(diǎn)，分別適合不同的場(chǎng)合，但是各種方 法之間又存在一定的聯(lián)系。有些文獻(xiàn)對(duì)這些融合算法進(jìn)行了組合，如小波變換和卡爾曼濾波 法相結(jié)合，模糊邏輯與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的融合等，通過對(duì)融合算法的組合，更好地發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)， 可以獲得更佳的融合效果。認(rèn)知能力現(xiàn)階段研究的移動(dòng)機(jī)器人只具有簡(jiǎn)單的感知能力，通過傳感器收集外界環(huán)境信息，并通過簡(jiǎn) 單的映射關(guān)系